FI123489B - Large internal combustion engine dual turbocharger arrangement - Google Patents
Large internal combustion engine dual turbocharger arrangement Download PDFInfo
- Publication number
- FI123489B FI123489B FI20115013A FI20115013A FI123489B FI 123489 B FI123489 B FI 123489B FI 20115013 A FI20115013 A FI 20115013A FI 20115013 A FI20115013 A FI 20115013A FI 123489 B FI123489 B FI 123489B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- turbocharger
- exhaust
- engine
- turbochargers
- charge air
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/013—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
- F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
- F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
- F01N13/1811—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
- F01N13/1816—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration the pipe sections being joined together by flexible tubular elements only, e.g. using bellows or strip-wound pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
SUUREN POLTTOMOOTTORIN KAKSOISTURBOAHDINJÄRJESTELYLARGE COMBUSTION ENGINE Dual Turbocharger
Tekniikan ala 5 [0001] Esillä oleva keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen suuren polttomoottorin kaksoisturboahdinjärjestelyyn.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a large internal combustion engine twin-turbocharger arrangement according to the preamble of claim 1.
[0002] Tässä selityksessä termi ’’suuri moottori” viittaa sellaisiin polttomoottoreihin, joilla voidaan kehittää yli 150 kW:n teho sylinteriä kohden. Tyypillisesti tällaisia 10 suuria moottoreita käytetään esimerkiksi vesialusten pääpropulsiomoottoreina tai apumoottoreina tai voimalaitoksissa lämmön ja/tai sähkön tuotantoon.In this specification, the term "" large engine "refers to internal combustion engines capable of generating power greater than 150 kW per cylinder. Typically, such large engines are used, for example, as main propulsion engines or auxiliary engines in watercraft or in power plants for the production of heat and / or electricity.
Tekniikan taso 15 [0003] Nykyaikaisissa moottoreissa ilman ahtaminen polttomoottorien sylintereihin on normaali käytäntö. Ahtaminen parantaa moottorin tehokkuutta ja vaikuttaa myönteisesti päästöihin. Suosituimmat laitteet ahtaa ilmaa sylintereihin ovat luultavasti turboahtimia. Turboahtimilla tarkoitetaan moottorin pakokaasuilla käytettäviä pumppauslaitteita. Turboahdin rakennetaan keskiosastaan laakereille 20 järjestetyn akselin ympärille. Akselin molemmissa päissä on kotelon ympäröimä roottori. Kummassakin kotelossa on kaasun tulo- ja poistoaukko. Akselin toisessa päässä roottorin ja kotelon yhdistelmää kutsutaan turbiiniksi, koska sen kotelon kaasun tuloaukko on kiinnitetty pakokaasuja moottorista tuovaan kanavaan.BACKGROUND OF THE INVENTION In modern engines, compressing air into the cylinders of internal combustion engines is a common practice. Charging improves engine efficiency and contributes positively to emissions. The most popular devices for compressing air into cylinders are probably turbochargers. Turbochargers refer to pumping equipment used in engine exhaust. The turbocharger is built from its center around an axis arranged on the bearings 20. At each end of the shaft is a rotor surrounded by a housing. Each enclosure has a gas inlet and outlet. At the other end of the shaft, the combination of rotor and housing is called a turbine because the gas inlet of its housing is attached to the exhaust duct from the engine.
Pakokaasut saavat turbiinin roottorin pyörimään, jolloin myös turboahtimen akseli 25 pyörii. Akselin vastakkaisessa päässä roottorin ja kotelo yhdistelmää kutsutaan £2 kompressoriksi. Kompressorin roottori imee ilmaa koteloon imuaukkonsa kautta ja o cvj pakottaa ilman korotetussa paineessa ulos kaasun poistoaukosta. Tavallisesti i o kaasun poistoaukko on virtausyhteydessä moottorin imusarjan kanssa, jolloin ” moottorin sylintereihin virtaava ilma on korotetussa paineessa. Tämä tarkoittaa, että g 30 sylinteriin ahdetaan ilmaa, jolloin ilman tiheys on suurempi, ahdetussa ilmassa onThe exhaust gases cause the turbine rotor to rotate, so that the turbocharger shaft 25 also rotates. At the opposite end of the shaft, the rotor and housing assembly is called a £ 2 compressor. The compressor rotor draws air into the housing through its inlet port and o cvj forces the air out of the gas outlet at elevated pressure. Normally, the gas outlet is in fluid communication with the engine intake manifold, whereby the air flowing into the engine cylinders is at elevated pressure. This means that air is compressed into the g 30 cylinder for higher air density,
CLCL
enemmän happea ja sylinterissä voidaan polttaa enemmän polttoainetta. Tällä o tavoin sylinterin antama teho kasvaa verrattuna vapaasti hengittäviin moottoreihin.more oxygen and more fuel can be burned in the cylinder. In this way, the power output of the cylinder is increased compared to free-breathing engines.
δδ
CVJCVJ
22
[0004] Kuitenkin tiedetään, että turboahtimet eivät kykene toimimaan samalla tehokkuudella koko moottorin kierroslukualueella. Tämä johtuu moottorin eri kierrosluvuilla tarvittavan ilman vaihtelevasta määrästä. Toisin sanoen, jos turboahdin on suunniteltu niin, että se pystyy käsittelemään ja paineistamaan kaiken 5 sen ilman, joka tarvitaan ajettaessa moottoria täydellä nopeudella ja täydellä kuormalla, turboahtimen ja sen kotelojen ja roottorien fyysinen koko on suuri. Suurikokoisen turboahtimen iso ja raskas roottori-akseli-roottori -yhdistelmä ei kykene kiihtymään nopeasti, kun moottorin kierrosluku on alhainen ja pakokaasuvirtaus on pieni. Niin alhainen moottorin pakokaasuvirta ei kykene 10 pyörittämään suuren turboahtimen akselia nopeudella, jolla ilman painetta saataisiin nostettua niin paljon kuin halutaan. Siten vaste kaasun säätöön on heikkoa ja hidasta.However, it is known that turbochargers are not capable of operating at the same efficiency throughout the engine speed range. This is due to the varying amount of air needed at different engine speeds. In other words, if the turbocharger is designed to handle and pressurize all of the air needed to run the engine at full speed and full load, the physical size of the turbocharger and its housings and rotors is large. The large and heavy rotor shaft-rotor combination of a large turbocharger is unable to accelerate rapidly with low engine speed and low exhaust flow. Such a low engine exhaust stream cannot rotate the shaft of a large turbocharger at a speed at which the air pressure could be increased as desired. Thus, the response to the gas adjustment is weak and slow.
[0005] Edellä mainitun ongelman ratkaisemiseksi on esitetty kahden turboahtimen 15 kytkemistä sarjaan. Toisin sanoen pieni turboahdin, joka on suunniteltu käsittelemään pieniä kaasu- ja ilmamääriä ja joka kykenee toimimaan alhaisilla moottorin kierrosluvuilla, ja suurempi turboahdin, joka pystyy täyttämään ne vaatimukset, jotka moottori asettaa kaasuvirtauksilleen täydellä nopeudella. Tällaista turboahdinjärjestelyä kutsutaan kaksoisturboahdinjärjestelyksi. Järjestely toimii 20 siten, että pienemmän turboahtimen turbiinin pakokaasun tuloaukko on liitetty virtausyhteyteen moottorin pakosarjan kanssa. Pienemmän turboahtimen turbiinista poistuvat pakokaasut viedään suuremman turboahtimen turbiinin pakokaasujen tuloaukkoon pyörittämään suuremman turboahtimen akselia ja kompressoria.To solve the above problem, it is proposed to connect two turbochargers 15 in series. In other words, a small turbocharger designed to handle small amounts of gas and air, capable of operating at low engine speeds, and a larger turbocharger capable of meeting the requirements set by the engine for its gas flows at full speed. Such a turbocharger arrangement is called a dual-turbocharger arrangement. The arrangement operates 20 such that a smaller turbocharger turbine exhaust inlet is connected in fluid communication with the engine exhaust manifold. Exhaust gases leaving the turbocharger of the smaller turbocharger are introduced into the exhaust port of the larger turbocharger to rotate the shaft and compressor of the larger turbocharger.
Raikasta ilmaa viedään ensin suuremman turboahtimen kompressoriin, josta se 25 virtaa pienemmän turboahtimen ilmanottoaukkoon. Toisin sanoen ilmavirtaus on £2 tavallaan vastakkaissuuntainen pakokaasun virtaukseen nähden. Tällainen o cvj kaksoisturboahdinjärjestely toimii siten, että moottorin nopeuden ollessa suhteellisen i o alhainen, jolloin pakokaasuvirtaus moottorista on myös vähäistä, pakokaasut ” pystyvät silti pyörittämään pienemmän turboahtimen akselia varmistaen riittävän g 30 korkean ahtopaineen imuilmalle. Tästä syystä pienempää turboahdinta kutsutaanFresh air is first introduced into the compressor of the larger turbocharger, from where it flows into the air intake of the smaller turbocharger. In other words, the airflow is, in a sense, £ 2 in the opposite direction to the exhaust gas flow. Such an o cvj dual turbocharger arrangement operates such that at relatively low engine speeds, with low exhaust flow from the engine, the exhaust gases can still rotate the shaft of the smaller turbocharger, providing sufficient g 30 for high charge air intake. For this reason, a smaller turbocharger is called
CLCL
myös korkeapaineturboahtimeksi ja suurempaa matalapaineturboahtimeksi. o Suuremman turboahtimen turbiiniin virtaavat pakokaasut kykenevät pyörittämään sen akselia hitaasti, jolloin sen kompressori ei pysty kohottamaan ilman painettaalso a high pressure turbocharger and a larger low pressure turbocharger. o Exhaust gases flowing into a turbocharger of a larger turbocharger are able to rotate its shaft slowly, preventing its compressor from raising without pressure
OO
C\JC \ J
3 ainakaan riittävästi. Heti kun moottorin nopeus kasvaa, pakokaasujen määrä kuitenkin lisääntyy ja jopa suurempi turboahdin pystyy kohottamaan ahtoilman painetta. Samanaikaisesti pienemmän turboahtimen kyky lisätä ahtoilman painetta vähenee asteittain niin, että koko kaksoisturboahdinjärjestelyn kehittämä ahtopaine 5 pysyy olennaisen vakiona, kuten on toivottavaa.3 at least not enough. However, as soon as the engine speed increases, the amount of exhaust gas increases and an even larger turbocharger is able to increase the charge air pressure. At the same time, the ability of the smaller turbocharger to increase the charge air pressure is gradually reduced so that the supercharged pressure 5 generated by the entire dual-turbocharger arrangement remains substantially constant, as desired.
[0006] Turboahtimet ja niiden yhteyteen järjestetyt laitteet, kuten esimerkiksi ilmanpuhdistin, ahtoilman jäähdyttimet, voitelujärjestelmät, jäähdytysjärjestelmät jne., vaativat huomattavasti tilaa. Paikka, johon turboahtimet hyvin usein 10 asennetaan, on moottorin päällä, kuten esimerkiksi julkaisussa US-A-5,697,217 on esitetty. Tällaisessa asennuksessa on kuitenkin muutamia haittapuolia, jotka kannustavat hakemaan parempaa paikkaa turboahtimille ja laitteistolle. Ensinnäkin turboahtimet sekä muut laitteet ovat erityisesti suurissa moottoreissa raskaita ja vaativat siksi lujia palkkeja tai alustoja, joihin ne voidaan tukea moottorin yläpuolelle. 15 Johtuen venttiilimekanismeista, polttoaineen ruiskutuslaitteista jne., jotka on järjestetty sylinterikannen/-kansien yläpuolelle, ja erityisesti tilasta, joka on varattava niiden kunnossapitoon, turboahtimia ja niiden varusteita ei voida järjestää liian lähelle moottoria. Toiseksi tila moottorin yläpuolella on joskus rajallinen, tai toisinaan turboahtimet ovat ainoita laitteita, jotka vaativat lisätilaa moottorin yläpuolella, jolloin 20 tilan säästämiseksi turboahtimet olisi asennettava johonkin muuhun paikkaan moottorin läheisyyteen. Myös silloin, kun turboahtimet järjestetään moottorin päähän, ne asennetaan tavallisesti erillisten tukien päälle siten, että sekä ilman että pakokaasujen kanavointi turboahtimien välillä on monimutkaista ja paljon tilaa vievää.Turbochargers and associated devices such as air purifiers, charge air coolers, lubrication systems, cooling systems, etc. require considerable space. The place where the turbochargers 10 are very often mounted is on the engine, as disclosed, for example, in US-A-5,697,217. However, there are a few drawbacks to this type of installation, which encourage you to seek a better place for turbochargers and hardware. First of all, turbochargers and other equipment, particularly in large engines, are heavy and therefore require sturdy beams or platforms to support them above the engine. 15 Due to the valve mechanisms, fuel injection devices etc. arranged above the cylinder head (s), and in particular the space to be reserved for their maintenance, the turbochargers and their accessories cannot be arranged too close to the engine. Second, the space above the engine is sometimes limited, or sometimes the turbochargers are the only devices that require extra space above the engine, so to save 20 spaces the turbochargers should be installed somewhere else near the engine. Also, when the turbochargers are located at the end of the engine, they are usually mounted on separate supports so that both air and exhaust ducting between the turbochargers is complicated and time-consuming.
25 £2 [0007] Esillä olevan keksinnön eräänä tavoitteena on aikaansaada o cvj kaksoisturboahdinjärjestely, joka on pienempään tilaan mahtuva kuin tekniikan o tason järjestelyt.It is an object of the present invention to provide an o cvj dual turbocharger arrangement which is smaller in space than prior art o arrangement.
co g 30 [0008] Eräänä esillä olevan keksinnön lisätavoitteena on paikka, johon turboahtimet voidaan asentaa siten, että ne eivät vie tilaa moottorin yläpuolelta.Another object of the present invention is to provide a place where the turbochargers can be mounted so that they do not take up space above the engine.
δ m δ c\j 4δ m δ c \ j 4
Keksinnön kuvausDescription of the Invention
[0009] Ainakin yksi keksinnön tavoitteista saavutetaan suurikokoisen polttomoottorin kaksoisturboahdinjärjestelyllä, joka moottori käsittää sylinterilohkon, 5 jossa on joukko sylinterejä, yhden tai useamman sylinterikannen, ainakin yhden pakosarjan, ainakin yhden imusarjan ja kaksi sarjaan kytkettyä turboahdinta pyöritettäväksi moottorin pakokaasuilla ja ahtamaan ilmaa moottorin sylintereihin, jolloin kummassakin turboahtimessa on tulokotelo pakokaasulle ja poistokotelo pakokaasulle sekä kompressorikotelo, jolloin turboahtimet on sijoitettu moottorin 10 päätyyn yhteisen kannakkeen tukemina/siihen kiinnitettynä ensimmäisen turboahtimen pakokaasun poistokotelon ollessa liitetty paljeputken välityksellä toisen turboahtimen pakokaasun tulokoteloon.At least one object of the invention is achieved by a dual-turbocharger arrangement of a large internal combustion engine comprising a cylinder block 5 having a plurality of cylinders, one or more cylinder heads, at least one exhaust manifold, at least one intake manifold, and two series turbochargers for each turbocharger having an inlet housing for the exhaust gas and an exhaust outlet for the exhaust gas and a compressor housing wherein the turbochargers are disposed on the end of the engine 10 supported / secured by a common bracket, the exhaust outlet of the first turbocharger being connected to the exhaust
[0010] Ainakin yksi keksinnön tavoite saavutetaan suurikokoisella polttomoottorilla, 15 joka käsittää sylinterilohkon, jossa on joukko sylinterejä, yhden tai useamman sylinterikannen, ainakin yhden pakosarjan, ainakin yhden imusarjan ja kaksi sarjaan kytkettyä turboahdinta pyöritettäväksi moottorin pakokaasuilla ja ahtamaan ilmaa moottorin sylintereihin, jolloin kummassakin turboahtimessa on tulokotelo pakokaasulle ja poistokotelo pakokaasulle sekä kompressorikotelo, jolloin moottori 20 on varustettu minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 - 9 mukaisella kaksoisturboahdinjärjestelyllä.At least one object of the invention is achieved by a large combustion engine comprising a block of cylinders having a plurality of cylinders, one or more cylinder heads, at least one exhaust manifold, at least one intake manifold, and two series-connected turbochargers for rotating the engine exhaust is an inlet housing for the exhaust gas and an exhaust outlet for the exhaust gas, and a compressor housing, wherein the engine 20 is provided with a dual turbocharger arrangement according to any one of claims 1 to 9.
[0011] Esillä oleva keksintö ratkaistessaan ainakin yhden edellä mainituista ongelmista, tuo mukanaan myös lukuisia etuja, joista muutamia on lueteltu 25 seuraavassa:The present invention, while solving at least one of the above-mentioned problems, also brings a number of advantages, some of which are listed below:
COC/O
δ ^ · Kaksoisturboahdinjärjestely voidaan asentaa siten, että mitäänδ ^ · The dual turbocharger arrangement can be installed so that nothing
LOLO
o monimutkaisia tukirakenteita ei tarvita moottorin yläpuolella, co ir 30 · Kaksoisturboahdinjärjestely toteutetaan siten, että se mahtuuo no complex support structures are needed above the engine, co ir 30 · The dual turbocharger arrangement is designed to accommodate
CLCL
„ rajalliseen tilaan. Se ei esimerkiksi olennaisesti lisää rivimoottorin o leveyttä.“In a limited space. For example, it does not substantially increase the width o of the row motor.
δδ
CVJCVJ
5 • Sekä molemmat turboahtimet että niiden pakokaasu- ja ahtoilmakanavat ja niin ikään myös lisälaitteet, kuten ahtoilman jäähdytin/-jäähdyttimet, on toteutettu siten, että paketti on kooltaan kompakti, ja mahtuu olennaisesti rivimoottorin leveydelle.5 • Both the turbochargers and their exhaust and charge air ducts, as well as accessories such as the charge air cooler (s), are designed to be compact in size and fit substantially into the width of the line engine.
55
[0012] On kuitenkin ymmärrettävä, että luetellut edut ovat ainoastaan vaihtoehtoisia, joten keksinnön käytännön toteutuksesta riippuu, saavutetaanko yksi vai useampia etuja.However, it is to be understood that the advantages listed are only alternative, so that one or more of the advantages will depend on the practical implementation of the invention.
10 Piirustusten lyhyt kuvaus10 Brief Description of the Drawings
[0013] Seuraavassa esillä olevan keksinnön mukaista turboahdinjärjestelyä selostetaan yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joista 15 Kuvio 1 on kaavamainen perspektiivikuvanto esillä olevan keksinnön mukaisesta turboahdinjärjestelystä, jaIn the following, the turbocharger arrangement of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a schematic perspective view of the turbocharger arrangement of the present invention, and
Kuvio 2 on kaavamainen yläkuvanto esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesta turboahdinjärjestelystä.Figure 2 is a schematic top view of a turbocharger arrangement according to a preferred embodiment of the present invention.
2020
Piirustusten yksityiskohtainen kuvausDetailed description of the drawings
[0014] Kuviot 1 ja 2 esittävät kaavamaisesti esillä olevan keksinnön mukaista turboahdinjärjestelyä. Polttomoottori on esitetty (osittain leikattuna) viitenumerolla 2.Figures 1 and 2 schematically show a turbocharger arrangement according to the present invention. The internal combustion engine is shown (partially cut) under reference numeral 2.
25 Moottorissa on joukko sylintereitä 4 sylinterilohkossa 6 ja yksi tai useampia ” sylinterikansia 8. Sylinterikansi/-kannet 8 on varustettu pakokaasukanavilla 10, jotka o25 The engine comprises a plurality of cylinders 4 in cylinder block 6 and one or more 'cylinder heads 8. The cylinder head (s) 8 are provided with exhaust ducts 10 which
^ johtavat pakokaasut pakosarjaan 12. Moottorin 2 yksi pääty, joko vauhtipyörän FW^ leading exhaust to exhaust manifold 12. One end of engine 2, either flywheel FW
LOLO
0 pääty (esitetty tässä) tai vastakkainen pääty, on varustettu kannakkeella 14.0 end (shown here) or opposite end, provided with bracket 14.
” Kannake 14 voidaan kiinnittää sylinterilohkon 6 päätypintaan tai sylinterikannen 8 1 30 päätypintaan tai molempiin. Kannakkeelle 14 on kiinnitetty kaksi erikokoista'The bracket 14 may be attached to the end face of the cylinder block 6 or the end face of the cylinder head 8 1 30 or both. Two different sizes are attached to the bracket 14
CLCL
turboahdinta 16 ja 18. Nämä kaksi turboahdinta 16 ja 18 muodostavat o kaksoisturboahdinjärjestelyn, sillä ne on kytketty sarjaan siten, että ne ovat ^ virtausyhteydessä toistensa kanssa.turbochargers 16 and 18. These two turbochargers 16 and 18 form a double turbocharger arrangement as they are connected in series so that they are in fluid communication with each other.
CVJCVJ
66
[0015] Pienemmän, eli korkeapaineturboahtimen 16 turbiinin pakokaasun tulokotelo 20 on kiinnitetty moottorin pakosarjaan 12 vastaanottamaan pakokaasuja. Pienemmän turboahtimen 16 turbiinin kaasun poistokotelo 22 on kiinnitetty 5 paljeputkella 24 suuremman, eli matalapaineturboahtimen 18 kaasun tulokoteloon 26 pakokaasujen syöttämiseksi sinne. Paljeputki 24 on järjestetty yhteiselle kannakkeelle 14 kiinnitettyjen turboahtimien 16 ja 18 väliin vaimentamaan turboahtimien lämpölaajenemista. Suuremman turboahtimen 18 kaasun poistokotelo 28 poistaa pakokaasut pakoputkeen tai vastaavaan (ei esitetty).The exhaust gas inlet housing 20 of the smaller, i.e. high-pressure turbocharger 16, is mounted on the engine exhaust manifold 12 to receive the exhaust gases. The exhaust outlet 22 of the turbine of the smaller turbocharger 16 is secured by a bellows tube 24 to the larger inlet 26 of the low pressure turbocharger 18 to supply exhaust gases there. The bellows 24 is arranged between the turbochargers 16 and 18 attached to the common bracket 14 to dampen the thermal expansion of the turbochargers. The gas exhaust housing 28 of the larger turbocharger 18 discharges the exhaust gases into the exhaust pipe or the like (not shown).
1010
[0016] Suurempi, eli matalapaineturboahdin 18 vastaanottaa ilmaa ilmansuodattimen/vaimentimen 30 kautta kompressorikoteloonsa 32, josta ilma poistetaan ensimmäisen ahtoilman välikanavan 36 kautta, joka on varustettu ensimmäisellä valinnaisella ahtoilman jäähdyttimellä 34, korkeapaineturboahtimen 15 16 kompressorikotelon 38 ilman tuloaukkoon. Kompressorikotelon 38 paineistama ilma poistetaan toisen ahtoilman välikanavan 40 kautta, jossa on toinen valinnainen ahtoilman jäähdytin 42, moottorin 2 imusarjaan (ei esitetty).The larger, i.e., low pressure turbocharger 18 receives air through the air filter / muffler 30 into its compressor housing 32, from which air is discharged through a first charge air cooler channel 36 provided with a first high pressure turbocharger 34 to the air inlet 38 of the compressor housing 15. The pressurized air from the compressor housing 38 is vented through a second charge air intake passage 40 having a second optional charge air cooler 42 to the engine 2 intake manifold (not shown).
[0017] Esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti kannatin 20 14 on hyllymäinen tukeva elin, joka pystyy kantamaan koko kaksoisturboahdinjärjestelyn painon. Kuvioissa esitetyssä suoritusmuodossa kannake on sijoitettu sellaiselle korkeudelle moottorin päätyyn, että pakosarja 12 kykenee poistamaan pakokaasut suoraan pienemmän turboahtimen 16 aksiaaliseen pakokaasujen tuloaukkoon. Turboahtimet 16 ja 18 on järjestetty niin, että pienempi 25 turboahdin 16 poistaa pakokaasut säteittäisesti suuremman turboahtimen 18 £2 aksiaaliseen pakokaasun tuloaukkoon. Toisin sanoen yksinkertaisin asennus on o cm sellainen, että pienemmän korkeapaineturboahtimen akseli on olennaisen i o yhdensuuntainen moottorin kampiakselin (tai pituussuunnan) kanssa ja ” matalapaineturboahtimen akseli on poikittain kampiakseliin nähden. Edellä kuvatun g 30 järjestelyn avulla mainitut kaksi turboahdinta voidaan tuoda hyvin lähelle toisiaan,According to a preferred embodiment of the present invention, the carrier 20 14 is a shelf support member capable of carrying the entire weight of the dual turbocharger assembly. In the embodiment shown in the figures, the bracket is positioned at such a height at the end of the engine that the exhaust manifold 12 is able to exhaust the exhaust directly into the axial exhaust inlet of the smaller turbocharger 16. The turbochargers 16 and 18 are arranged such that the smaller turbocharger 25 discharges the exhaust gases into the radial exhaust port of the larger turbocharger 18 £ 2. In other words, the simplest installation is o cm such that the shaft of the smaller high pressure turbocharger is substantially parallel to the crankshaft (or longitudinal direction) of the engine and the axis of the low pressure turbocharger is transverse to the crankshaft. With the g 30 arrangement described above, the two turbochargers can be brought very close to each other,
CLCL
jolloin ne vievät ainoastaan pienen tilan moottorin päädystä. Jos o korkeapaineturboahtimessa olisi esimerkiksi radiaalinen pakokaasun tulokotelo ja se ^ vastaanottaisi pakokaasut esitetyllä tavalla, eli suoraan pakosarjasta, jolloinwhereby they occupy only a small space at the motor end. For example, if the high pressure turbocharger had a radial exhaust inlet housing and would receive the exhaust gases as shown, i.e. directly from the exhaust manifold,
OO
C\JC \ J
7 korkeapaineturboahtimen akseli olisi poikittain moottoriin nähden, ahtoilman syöttöaukko tulisi järjestää moottorin sivua kohti. Se tarkoittaisi ahtoilman kulkumatkan pitenemistä matalapaineturboahtimesta korkeapaineturboahtimeen ja sen moottorin poikittaissuuntaisen tilan kasvamista, jonka 5 kaksoisturboahdinjärjestely veisi. Siten käyttämällä kahta turboahdinta, joissa kummassakin on aksiaalinen pakokaasun tulokotelo, tulee kompaktin kokonaisratkaisun vaatimus parhaiten täytettyä.7 the high-pressure turbocharger shaft should be transverse to the engine, the charge air intake should be arranged toward the engine side. This would mean an increase in the charge air travel from the low pressure turbocharger to the high pressure turbocharger and increase the transverse space of the engine that the dual turbocharger arrangement would take. Thus, by using two turbochargers, each with an axial exhaust inlet housing, the requirement for a compact overall solution is best met.
[0018] Pyrittäessä vielä vähemmän tilaa vievään rakenteeseen on eräänä 10 vaihtoehtona järjestää ahtoilman käsittelylaitteet niin, että ne tuetaan kannakkeelle 14 siten, että ahtoilmakanavat 36 ja 40 sekä valinnaiset ahtoilman jäähdyttimet 34 ja 42 ovat ainakin osittain kannakkeen 14 alla ja ulottuvat mahdollisesti jonkin verran kauemmas moottorin päädystä kuin turboahtimet 16 ja 18.In an even less bulky design, one alternative is to arrange the supercharger units so that they are supported on the bracket 14 such that the supercharger ducts 36 and 40 and the optional superchargers 34 and 42 are at least partially beneath the bracket 14 and possibly extending a little further end like turbochargers 16 and 18.
15 [0019] Eräs vaihtoehto edellä kuvatulle asennukselle on, että molempien turboahtimien akselit ovat poikittain moottorin pitkittäissuunnan suhteen. Silloin pienemmän korkeapaineturboahtimen turbiini on radiaalinen eli se vastaanottaa pakokaasut säteittäisesti ja poistaa ne aksiaaliseen suuntaan suuremman turboahtimen pakokaasun aksiaaliseen tulokoteloon. Tässä tapauksessa mainitun 20 kahden turboahtimen turbiinit on myös liitetty toisiinsa paljeputken avulla.[0019] An alternative to the installation described above is that the axes of both turbochargers are transverse to the longitudinal direction of the engine. Then the smaller high pressure turbocharger turbine is radial, that is, it receives the exhaust gases radially and removes them in the axial direction to the axial inlet of the larger turbocharger exhaust gas. In this case, the turbines of said 20 turbochargers are also connected to each other by means of a bellows tube.
[0020] Edellä käsitellyt kuviot osoittavat, että uusi kaksoisturboahdinjärjestely mahtuu olennaisesti moottorin leveydelle, eli se ei lisää merkittävästi moottorin leveysvaatimuksia. Koska tämä pätee rivimoottoriin, on selvää, että sama koskee 25 myös V-moottoreita, jossa tilavaatimuksia ainakaan moottorin poikittaisessa £2 suunnassa ei ole kovin vaikea toteuttaa. Siten esillä olevan keksinnön mukaista o cvj kaksoisturboahdinjärjestelyä voidaan käyttää myös V- moottoreissa.The figures discussed above show that the new twin-turbocharger arrangement fits substantially within the engine width, i.e. it does not significantly increase the engine width requirements. Since this applies to the line engine, it is clear that the same applies to V-engines, where space requirements, at least in the transverse £ 2 direction of the engine, are not very difficult to meet. Thus, the twin-turbocharger arrangement of the present invention can also be used in V-engines.
i m o i ” [0021] Tulisi ymmärtää, että edellä on vain esimerkinomainen kuvaus uudesta ja g 30 keksinnöllisestä kaksoisturboahdinjärjestelystä. Yllä olevan selityksen ei pidäIt should be understood that the foregoing is merely an exemplary description of a new and g 30 inventive twin-turbocharger arrangement. The above explanation should not be
CLCL
ymmärtää rajoittavan keksintöä millään tavoin, vaan keksinnön koko suojapiiri o määritellään ainoastaan oheisissa patenttivaatimuksissa. Yllä olevasta selityksestä ^7 olisi ymmärrettävä, että keksinnön erillisiä piirteitä voidaan käyttää muiden erillistenis intended to limit the invention in any way, but the entire scope o of the invention is defined only by the appended claims. It should be understood from the foregoing description that the discrete aspects of the invention may be used in conjunction with other discrete features
OO
C\JC \ J
8 piirteiden yhteydessä, vaikka sellaista yhdistelmää ei ole erityisesti esitetty selityksessä tai piirustuksissa.8, although such a combination is not specifically disclosed in the specification or in the drawings.
55
COC/O
δ c\j i m o iδ c \ j i m o i
COC/O
XX
cccc
CLCL
COC/O
δ m δ c\jδ m δ c \ j
Claims (8)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20115013A FI123489B (en) | 2011-01-05 | 2011-01-05 | Large internal combustion engine dual turbocharger arrangement |
| CN201290000217.7U CN203476492U (en) | 2011-01-05 | 2012-01-02 | Twin-turbocharger arrangement for large internal combustion engine |
| PCT/FI2012/050001 WO2012093200A1 (en) | 2011-01-05 | 2012-01-02 | A twin-turbocharger arrangement for a large internal combustion engine |
| DE212012000031U DE212012000031U1 (en) | 2011-01-05 | 2012-01-02 | Bit turbocharger arrangement for a large internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20115013A FI123489B (en) | 2011-01-05 | 2011-01-05 | Large internal combustion engine dual turbocharger arrangement |
| FI20115013 | 2011-01-05 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20115013A0 FI20115013A0 (en) | 2011-01-05 |
| FI20115013L FI20115013L (en) | 2012-07-06 |
| FI20115013A FI20115013A (en) | 2012-07-06 |
| FI123489B true FI123489B (en) | 2013-05-31 |
Family
ID=43528504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20115013A FI123489B (en) | 2011-01-05 | 2011-01-05 | Large internal combustion engine dual turbocharger arrangement |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203476492U (en) |
| DE (1) | DE212012000031U1 (en) |
| FI (1) | FI123489B (en) |
| WO (1) | WO2012093200A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9303552B2 (en) | 2012-12-31 | 2016-04-05 | General Electric Company | Diesel engine and transverse turbocharger |
| GB2576883B (en) | 2018-09-04 | 2021-06-16 | Caterpillar Motoren Gmbh & Co | Two-stage turbocharged internal combustion engine |
| US11118541B2 (en) * | 2019-11-19 | 2021-09-14 | Transportation Ip Holdings, Llc | Turbocharger support system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2539655B2 (en) * | 1988-01-25 | 1996-10-02 | ヤンマーディーゼル株式会社 | Twin turbo type internal combustion engine |
| US5697217A (en) | 1994-05-25 | 1997-12-16 | Gec- Alstholm Diesels Limited | Turbocharged internal combustion engine |
| JP4432685B2 (en) * | 2004-09-06 | 2010-03-17 | マツダ株式会社 | Engine intake / exhaust system structure |
| GB2470051B (en) * | 2009-05-07 | 2013-08-07 | Cummins Turbo Tech Ltd | Turbocharger mounting arrangement and method |
-
2011
- 2011-01-05 FI FI20115013A patent/FI123489B/en active IP Right Grant
-
2012
- 2012-01-02 CN CN201290000217.7U patent/CN203476492U/en not_active Expired - Lifetime
- 2012-01-02 DE DE212012000031U patent/DE212012000031U1/en not_active Expired - Lifetime
- 2012-01-02 WO PCT/FI2012/050001 patent/WO2012093200A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20115013L (en) | 2012-07-06 |
| WO2012093200A1 (en) | 2012-07-12 |
| FI20115013A0 (en) | 2011-01-05 |
| CN203476492U (en) | 2014-03-12 |
| FI20115013A (en) | 2012-07-06 |
| DE212012000031U1 (en) | 2013-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8181462B2 (en) | Turbocharger with two-stage compressor, including a twin-wheel parallel-flow first stage | |
| EP2971637B1 (en) | Intercooling and aftercooling multi-stage turbocharger system | |
| KR101536799B1 (en) | A base for a piston engine | |
| DK177388B1 (en) | Large turbocharged two-stroke diesel engine with exhaust gas recirculation | |
| KR20100116208A (en) | Controlling exhaust gas flow divided between turbocharging and exhaust gas recirculating | |
| US20130019593A1 (en) | Secondary air injection system and method | |
| DK179313B1 (en) | Large turbocharged two-stroke compression-igniting engine with exhaust gas recirculation | |
| US20130213367A1 (en) | Internal combustion engine with charge air cooling | |
| JP3169243U (en) | Internal combustion engine | |
| RU2383756C1 (en) | Internal combustion engine with high limiting characteristic and high rate of load acceptance | |
| US10184484B2 (en) | Single inlet/outlet connection for turbocharger compressor | |
| FI122882B (en) | Reciprocating Engine | |
| FI123489B (en) | Large internal combustion engine dual turbocharger arrangement | |
| JP2013524081A (en) | Internal combustion engine | |
| WO2014022208A1 (en) | System and method of using a turbo alternator in an exhaust gas system to generate power | |
| CN101688467B (en) | Supercharging system for an internal combustion engine | |
| US9068474B2 (en) | Turbine housing | |
| CN103109057A (en) | Exhaust module and internal combustion engine | |
| JP4499961B2 (en) | Multi-cylinder supercharged engine | |
| RU153145U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| US9790847B2 (en) | Multi-stage turbocharger system with off-engine low pressure stage | |
| GB2539903A (en) | Mounting assembly for turbo aftercooler modules | |
| SU1370274A1 (en) | Four-stroke diesel engine with gas-turbine supercharging | |
| RU158763U1 (en) | INFLATED COMBUSTION ENGINE | |
| WO2014199192A1 (en) | Process for operating an internal combustion engine arrangement, and arrangement adapted therefore |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 123489 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |